用于高硬度材料直接雕刻式加工的球头立铣刀
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为了能满足对于制作金属模具的高硬度材料加工需求,日进工具公司新开发了适用于高硬度材料加工的常规球头立铣刀“MSBH230”和切长槽类两刃球头立铣刀“MRBH230”。
近年来,金属模具加工的趋势是以低成本在短时间内制作出高精度、高品质的模具成品。目前,对于制作金属模具的高硬度材料,通常是采用放电加工等方法进行加工。但是,由于放电加工耗时太长,所以业内对直接雕刻式加工寄予很大希望。为了能满足这些加工需求,日进工具公司新开发了适用于高硬度材料加工的常规球头立铣刀“MSBH230”和切长槽类两刃球头立铣刀“MRBH230”。

图1 MRBH23O球头立铣刀的外观及端部形状(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)

图2 通用型高级涂层的切削范围(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)
(a)原有产品 (b)MSBH230和MRBH230
图3 特殊切削刃形状(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)

图4 试件加工形状1(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)
(a)其它公司同类产品 (b)MRBH230
图5 刀具磨损情浙时比(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)

图6 试件加工形状2(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)

图6 试件加工形状3(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)

刀具特点

适用于加工高硬度材料的MSBH230和MRBH230球头立铣刀(见图1)采用了耐热、耐磨损能力强的通用型高级涂层,并对切削刃形状进行了改进,可以实现对淬火钢的直接雕刻式加工。它们具有以下特征:
  1. 由于采用了通用型高级涂层,可以对预硬化钢、淬火钢,甚至硬度超过60HRC的高速钢进行加工,实现了迄今为止一直被视为难题的高硬度(50~65HRC)材料的长时间切削。该涂层比原有涂层拥有更长、更稳定的使用寿命,其适用的切削范围见图2。此外,该涂层的表面硬度达到3600HV,开始氧化温度为1300℃ ,具有非常好的耐磨损性和耐热性。
  2. 采用了针对高硬度材料切削加工的特殊切削刃形状(见图3)。与日进公司原有产品相比,加大了螺旋度,使承受切削负荷较重的R中心附近的强度得以增强,同时提高了刃口锋利度,改善了加工表面粗糙度。
  3. 与原有产品相比,在外周切削刃上采用了锥形设计,可减轻外周切削刃与加工表面接触时的切削负荷,从而起到抑制刀具倾斜和高频振动的功效(MRBH230上采用了该技术)。
通过涂层和改进切削刃形状,使刀具在对难加工的高硬度材料进行直接雕刻式加工时,寿命得以延长,实现了高精度切削。
MSBH230立铣刀的规格尺寸从R0.05~R3,共16款;MRBH230立铣刀的规格尺寸从R0.05~R3, 有效长度为22~50mm,共157款。两种产品的R精度均为±5µm。

加工实例

为了解刀具使用寿命情况,采用规格为B3×30 的MRBH230立铣刀,对硬度为52HRC的STAVAX模具钢材料进行了粗加工,试件形状如图4所示,加工尺寸为200mm×100mm×12mm,加工条件见表1。为对刀具切削性能进行对比,同时还使用其它公司产品进行了加工。
表1 加工条件(粗加工)
刀具尺寸MRBH230(R3×30)
转速14000r/min
进给速度3000m/min
切削深度与宽度Ad0.2mm×Rd1.5mm
润滑剂油雾
被切削材料STAVAX(52HRC)
加工时间约5小时
在进行了大约5小时的加工后,结果显示,与其他公司同类产品(图5a)磨损严重的情况相比,MRBH230(图5b)仍可继续使用。由此可见,该产品对于高硬度材料的直接雕刻式加工非常有效。
接下来,为了对精加工的表面粗糙度进行评价,我们使用规格为R0.5的MSBH230立铣刀,对硬度为60HRC的SKD11材料进行了图6所示形状的精加工,加工尺寸为40mm×40mm×2mm ,加工条件见表2。检测结果表明,加工表面粗糙度良好,平面切削部位的粗糙度值为Rz1.59µm。
表2 加工条件(精加工)
刀具尺寸MSBH230(R0.5)
转速20000r/min
进给速度1500m/min
切削深度与宽度Ad0.2mm×Rd0.03mm
润滑剂油雾
被切削材料SKD11(60HRC)
加工时间65分钟
最后,为了测试直壁加工的倾斜量,我们使用规格R1×10的MRBH230立铣刀,对硬度为60HRC的SKD11材料进行了图7所示形状的精加工,加工尺寸为40mm×40mm×10mm,加工条件见表3。测试结果显示,侧壁部位的倾斜量约为1µm,表明加工性能良好。
表3 加工条件(精加工)
刀具尺寸MRBH230(R1×10)
转速20000r/min
进给速度1500m/min
切削深度与宽度Ad0.05mm×Rd0.08mm
润滑剂油雾
被切削材料SKD11(60HRC)
加工时间73分钟
从以上结果可以看出,MSBH230和MRBH230球头立铣刀对高硬度材料进行直接雕刻式加工时,具有良好的切削性能。过去,对高硬度材料进行直接雕刻式加工非常困难,但是,随着对涂层及刀具形状的改进,刀具的使用寿命和加工精度都有了显著提高。
本文作者:黄宁秋(编译)
原载:《工具展望》2009年第5期
上载于:2011-8-23 10:29:01

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